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1、SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)

鍋爐脫硝噴槍氨水噴槍

1.1 噴入溫度窗口的選擇

在SNCR中，由于溫度影響的重要性，最重要的是爐膛上還原劑噴入點的選擇，即溫度窗口（Temperature windows）的選擇。依據(jù)還原劑類型和SNCR工藝運(yùn)行的條件，一個有效的溫度窗口常發(fā)生在850～1050℃之間。

在SNCR過程中溫度的影響存在著兩種趨勢，一方面是溫度的升高促進(jìn)NH3的氧化，使NOx脫除率下降，過高的溫度甚至出現(xiàn)NOx升高的情況；另一方面溫度的降低會使NH3的反應(yīng)速率下降，也會導(dǎo)致NOx脫除率下降，同時氨逃逸加大。因此，最佳溫度是這兩種趨勢對立統(tǒng)一的結(jié)果。一般認(rèn)為最佳溫度為850～1050℃。

1.2 還原劑噴入分布 

在SNCR中，還原劑的噴入位置的選擇不僅受溫度的影響，而且還會受還原劑分布的影響，分布不均會導(dǎo)致氨氣逸出量增加。氨氣逸出量的測量可以通過在出口煙道安裝一個能夠連續(xù)測量氨的裝置實現(xiàn)。 

還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴人到鍋爐內(nèi)最有效的部位，因為受燃燒工況的影響，NOx的分布在爐膛對流斷面上是經(jīng)常變化的，如果噴人控制點太少或噴到鍋爐中整個斷面上的氨不均勻，則一定會出現(xiàn)分布率較差和較高的氨逸出量。在較大的燃煤鍋爐中，還原劑的分布則更困難，因為較長的噴入距離需要覆蓋相當(dāng)大的爐內(nèi)截面。多層投料同單層投料一樣在每個噴入的水平切面上通常都要遵循鍋爐負(fù)荷改變引起溫度變化的原則。然而，由于這些噴入量和區(qū)域是非常復(fù)雜的，因此要做到很好的調(diào)節(jié)也是很困難的。為保證脫硝反應(yīng)能充分地進(jìn)行，以最少的噴入NH3量達(dá)到最好的還原效果，必須設(shè)法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應(yīng)，則泄漏的NH3不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中NH3遇到SO3會生成（NH4）2SO4，易造成空氣預(yù)熱器堵塞，并有腐蝕的危險。

1.3 停留時間

還原劑在最佳溫度窗口停留時間越長，則NOx的去除效果越好。停留時間超過1s則可出現(xiàn)最佳NOx脫除率。
脫硝噴槍的布置位置直接影響溫度窗口、還原劑噴入分布及停留時間，所以可以說SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)即為脫硝噴槍的布置方案。

2、傳統(tǒng)的脫硝噴槍布置方案

脫硝噴槍在鍋爐布置簡圖

脫硝噴槍安裝布置剖面圖

眾所周知，循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器入口水平段由于具備以下特點使其成為最為常規(guī)的脫硝噴槍布置點：

1）旋風(fēng)分離器入口水平段煙氣溫度通常處于SNCR反應(yīng)溫度窗內(nèi)，在此處噴入還原劑，可達(dá)到非常好的脫硝效果；

2）煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)有較長的停留時間，有助于SNCR完全反應(yīng)，減少氨逃逸；

3）還原劑與煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)混合強(qiáng)烈，并且流化床鍋爐溫度場相對均勻，有利于SNCR反應(yīng)。

3、新的脫硝噴槍布置方案

在確定中煤平朔4x160t/h循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝噴槍布置位置時，利用了預(yù)測的溫度和停留時間要求，以及上爐和旋風(fēng)分離器入口煙道中的流動特性；并加入最初計算流體力學(xué)模擬模型中的噴射建模預(yù)測機(jī)組內(nèi)的化學(xué)分布，以把化學(xué)試劑覆蓋度最大化；為預(yù)估系統(tǒng)性能，同時使用了噴射模擬建模和CKM分析。脫硝噴槍的布置位置及CKM分析結(jié)果如下圖所示。

脫硝噴槍布置位置

CKM分析結(jié)果

CKM模擬結(jié)果顯示，在旋風(fēng)分離器入口煙道之前的爐膛中有很高的NOx減排潛力，且氨逃逸的風(fēng)險很小。其與傳統(tǒng)的布置方案相比具有如下優(yōu)點：

1）更長的停留時間；

2）更好的覆蓋率，化學(xué)試劑的覆蓋率預(yù)計80%；

3）脫硝噴槍磨損小，使用壽命長；

4）脫硝噴槍布置不受旋風(fēng)分離器入口水平段積灰的影響，運(yùn)行穩(wěn)定。